【手続補正書】
【提出日】平成18年9月11日(2006.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともシリコンおよび水素を含有し、ラマン散乱スペクトルにより得られるＴＯモードの散乱ピーク強度に対するＴＡモードの散乱ピーク強度の比が０．３５以下の非晶質系シリコンからなる半導体薄膜を光活性部として含んだ半導体多層膜を備えるとともに、該半導体多層膜に対して疑似太陽光を用いた光照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２、光照射時間２００時間、および４０〜５０℃の温度Ｔに対しＴ±２℃の条件で行なった光照射処理後の開放電圧が前記光照射処理前の開放電圧より高いことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
少なくともシリコンおよび水素を含有し、ラマン散乱スペクトルにより得られるＴＯモードの散乱ピークの半値幅が６５ｃｍ−１以下である非晶質系Ｓｉ半導体薄膜を光活性部として含んだ半導体多層膜からなるとともに、該半導体多層膜に対して疑似太陽光を用いた光照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２、光照射時間２００時間、および４０〜５０℃の温度Ｔに対しＴ±２℃の条件で行なった光照射処理後の開放電圧が前記光照射処理前の開放電圧より高いことを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
前記非晶質系Ｓｉ半導体薄膜中の、Ｓｉ−Ｈ結合状態の存在密度とＳｉ−Ｈ２結合状態の存在密度との和に対するＳｉ−Ｈ結合状態の存在密度の比が０．９５以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光電変換装置を発電手段として用い、該発電手段の発電電力を負荷へ供給するように成したことを特徴とする光発電装置。
【請求項５】
少なくともシリコンおよび水素を含有し、ラマン散乱スペクトルにより得られるＴＯモードの散乱ピーク強度に対するＴＡモードの散乱ピーク強度の比が０．３５以下の非晶質系シリコンからなる半導体薄膜を光活性部として含んだ半導体多層膜を備えた光電変換装置の前記半導体多層膜に対して、疑似太陽光を用いた光照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２、光照射時間２００時間、および４０〜５０℃の温度Ｔに対しＴ±２℃の条件で光照射処理を行うことによって、前記光照射処理後の開放電圧を前記光照射処理前の開放電圧より高くすることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
少なくともシリコンおよび水素を含有し、ラマン散乱スペクトルにより得られるＴＯモードの散乱ピークの半値幅が６５ｃｍ−１以下である非晶質系Ｓｉ半導体薄膜を光活性部として含んだ半導体多層膜を備えた光電変換装置の前記半導体多層膜に対して、疑似太陽光を用いた光照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２、光照射時間２００時間、および４０〜５０℃の温度Ｔに対しＴ±２℃の条件で光照射処理を行うことによって、前記光照射処理後の開放電圧を前記光照射処理前の開放電圧より高くすることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】光電変換装置、その製造方法および光発電装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
さらに、本発明の光発電装置は、18）上記のいずれかの光電変換装置を発電手段として用い、該発電手段の発電電力を負荷へ供給するように成したことを特徴とするものである。また、本発明の光電変換装置の製造方法は、少なくともシリコンおよび水素を含有し、ラマン散乱スペクトルにより得られるＴＯモードの散乱ピーク強度に対するＴＡモードの散乱ピーク強度の比が０．３５以下の非晶質系シリコンからなる半導体薄膜を光活性部として含んだ半導体多層膜を備えた光電変換装置の前記半導体多層膜に対して、疑似太陽光を用いた光照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２、光照射時間２００時間、および４０〜５０℃の温度Ｔに対しＴ±２℃の条件で光照射処理を行うことによって、前記光照射処理後の開放電圧を前記光照射処理前の開放電圧より高くすることを特徴とするものである。また、本発明の光電変換装置の製造方法は、少なくともシリコンおよび水素を含有し、ラマン散乱スペクトルにより得られるＴＯモードの散乱ピークの半値幅が６５ｃｍ−１以下である非晶質系Ｓｉ半導体薄膜を光活性部として含んだ半導体多層膜を備えた光電変換装置の前記半導体多層膜に対して、疑似太陽光を用いた光照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２、光照射時間２００時間、および４０〜５０℃の温度Ｔに対しＴ±２℃の条件で光照射処理を行うことによって、前記光照射処理後の開放電圧を前記光照射処理前の開放電圧より高くすることを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
＜結晶粒径＞
ここで、本発明に用いられる非晶質系Ｓｉ膜がナノサイズの結晶Ｓｉ粒を含むナノ結晶粒含有非晶質系Ｓｉ膜である場合は、該非晶質系Ｓｉ膜中に含有されるナノ結晶粒の最大粒径は１ｎｍ以上５ｎｍ以下、より好ましくは1.5ｎｍ以上３ｎｍ以下とする。最大粒径が１ｎｍより小さいと、これを構成するＳｉ原子数が少なすぎて非晶質Ｓｉ膜に対する有意なバンドギャップエネルギーの低下を実現できず、実質的に非晶質Ｓｉ膜と同じ膜特性となってしまう。また最大粒径が５ｎｍを超えるようになると、非晶質Ｓｉ膜中に適度な距離間隔で散在分布させることが困難となり、キャリアの再結合を結晶粒で優先的に生じさせる効果や、非晶質マトリックスのネットワーク構造（後に述べるＳＲＯなど）を改善する効果が低減する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
また、光活性層31ｂである実質的にｉ型の半導体層については、Ｃａｔ−ＰＥＣＶＤ法で製膜した既述の高品質・高光安定性の非晶質系Ｓｉ膜を用い、膜厚は0.1〜0.5μｍ程度の範囲で調節する。このとき製膜条件は、プラズマ励起周波数を60ＭＨｚ、熱触媒体温度を1600〜2000℃、Ｈ２／ＳｉＨ４流量比を５〜10、基板温度を200〜250℃、ガス圧力を133〜200Ｐａ、ＶＨＦパワー密度を0.1〜0.3Ｗ／ｃｍ２とする。このような製膜条件とすることで、既述の高品質・高光安定性の非晶質系Ｓｉ膜を２ｎｍ／ｓｅｃという高製膜速度で形成することができる。ここで、ノンドープ膜は、実際にはわずかにｎ型特性を示すのが通例であるので、この場合はｐ型化ドープ元素をわずかに含ませて実質的にｉ型となるように調整することができる。なお、内部電界強度分布の微調整を目的に、ｎ−型あるいはｐ−型とする場合もある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
また、光活性層32ｂである実質的にｉ型の半導体層については、Ｃａｔ−ＰＥＣＶＤ法を用いて形成された既述の高品質・高光安定性の非晶質系Ｓｉ膜を用いる場合は膜厚を0.5〜１μｍ程度の範囲で調節し、微結晶Ｓｉ膜に代表される結晶質系Ｓｉ膜を用いる場合は膜厚を１〜３μｍ程度の範囲で調節する。このとき既述の高品質・高光安定性の非晶質系Ｓｉ膜を用いる場合は、製膜条件を、プラズマ励起周波数を60ＭＨｚ、熱触媒体温度を1600〜2000℃、Ｈ２／ＳｉＨ４流量比を５〜10、基板温度を200〜250℃、ガス圧力を133〜200Ｐａ、ＶＨＦパワー密度を0.1〜0.3Ｗ／ｃｍ２とし、結晶質系Ｓｉ膜を用いる場合は、前記条件に対して、Ｈ２／ＳｉＨ４流量比を５〜20、ガス圧力を200〜665Ｐａ、ＶＨＦパワー密度を0.2〜0.5Ｗ／ｃｍ２とする。このような製膜条件とすることで、既述の高品質・高光安定性の非晶質系Ｓｉ膜、あるいは結晶質系Ｓｉ膜を２ｎｍ／ｓｅｃという高製膜速度で形成することができる。ここで、ノンドープ膜は実際にはわずかにｎ型特性を示すのが通例であるので、この場合はｐ型化ドープ元素をわずかに含ませて実質的にｉ型となるように調整することができる。なお、内部電界強度分布の微調整を目的に、ｎ−型あるいはｐ−型とする場合もある。また、該光活性層32ｂに前記結晶質Ｓｉ膜を用いる場合は、膜構造として、（１１０）面配向の柱状結晶粒の集合体として製膜後の表面形状が光閉じ込めに適した自生的な凹凸構造となるようにするのが望ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
次に、裏電極たる第２の電極４として、金属膜を形成する。この金属膜材料としては、導電特性およびＳｉ媒質中での光反射特性に優れるＡｇ（銀）を用いることが望ましいが、それに準じた特性を期待でき、より安価な材料であるＡｌ（アルミニウム）を用いることも可能である。もちろんＡｇとＡｌの積層体や、ＡｇとＡｌを含んだ合金材料を用いてもよい。また、該第２の電極４を２層構造として、半導体層側の第１層は前記ＡｇあるいはＡｌを含んだ金属膜とし、該第１層上に積層される第２層は、Ａｇよりも安価な金属材料層としてもよい。製膜方法としては、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、スクリーン印刷法、メッキ法などの公知の技術を使用できる。このとき膜厚は、0.1μｍ程度以上とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
＜まとめ＞
以上説明したように、本発明の光電変換装置及びその製造方法によれば、少なくともシリコンおよび水素を含有し、ラマン散乱スペクトルにより得られるＴＯモードの散乱ピーク強度ＩＴＯに対するＴＡモードの散乱ピーク強度ＩＴＡの比ＩＴＡ／ＩＴＯが0.35以下の非晶質系シリコンからなる半導体薄膜を含んだ半導体多層膜を備えるとともに、該半導体多層膜に対して疑似太陽光を用いた光照射強度100ｍＷ／ｃｍ２、光照射時間200時間、および40〜50℃の温度Ｔに対しＴ±２℃の条件で行なった光照射処理により、この光照射処理前後における光電変換効率の劣化率が７％以下であり、かつ前記光照射処理後の開放電圧が前記光照射処理前の開放電圧より高いので、従来の非晶質系Ｓｉ膜に比べてＳＲＯが大幅に改善された高品質かつ高光安定性を有した非晶質系Ｓｉ膜を有した高効率で光劣化率が大幅に低減された太陽電池に代表される光電変換装置及びその製造方法を提供できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
また、本発明の光電変換装置及びその製造方法によれば、少なくともシリコンおよび水素を含有し、ラマン散乱スペクトルにより得られるＴＯモードの散乱ピークの半値幅が65ｃｍ−１以下である非晶質系Ｓｉ半導体薄膜を含んだ半導体多層膜を備えるとともに、該半導体多層膜に対して疑似太陽光を用いた光照射強度100ｍＷ／ｃｍ２、光照射時間200時間、および40〜50℃の温度Ｔに対しＴ±２℃の条件で行なった光照射処理により、この光照射処理前後における光電変換の変換効率の劣化率が７％以下であり、かつ、前記光照射処理後の開放電圧が前記光照射処理前の開放電圧より高いので、従来の非晶質系Ｓｉ膜に比べてＳＲＯが大幅に改善された高品質かつ高光安定性を有した非晶質系Ｓｉ膜を有した高効率で光劣化率が大幅に低減された太陽電池に代表される光電変換装置及びその製造方法を提供できる。